Inovativní a udržitelné zásobování elektrickou energiípomocí palivových článků
Palivové články jako pohonný systém jsou pro elektrické manipulační vozíky velmi slibným konceptem pro budoucnost.
Vodík jako pohonná technologie v intralogistice
Palivový článek přeměňuje chemickou energii kapalného vodíku za pomoci vzdušného kyslíku přímo na elektrickou energii, a to bez mechanického mezikroku. Teplo, jež při tomto procesu navíc vzniká a je dále využitelné, zajišťuje velmi vysokou účinnost. Palivové články jsou také lehčí než akumulátory, spolehlivé, nevyžadují údržbu a jsou tiché. Vodík umožňuje dlouhodobé a decentralizované skladování v kompaktních nádobách. Doplnění paliva do vozíků navíc trvá jen několika minut. Další důležitou výhodou jsou nulové emise, jelikož odpadním produktem palivového článku je čistá voda.
Palivový článek se skládá ze dvou elektrod, anody a katody, a elektrolytické membrány. Tato membrána odděluje obě elektrody a také plyny, umožňuje však transport určitých iontů. Palivo se nepřetržitě přivádí k anodě, kyslík ke katodě.
Při chemické reakci se ionty vodíku pohybují od anody ke katodě, kde se spojují s kyslíkem za vzniku vody. Přitom produkují stejnosměrný proud s napětím až 0,7 V na jeden článek. Pro vytvoření vyššího napětí se zapojí několik palivových článků v tzv. zásobníku v sérii. Střídač přeměňuje produkovaný stejnosměrný proud na střídavý proud. Odpadní teplo z palivového článku je vyvedeno prostřednictvím chladicího okruhu a může být použito k vytápění.
Fronius HyLOG-Fleet: Jednička ve vývoji palivových článků
Fronius se již od roku 2001 zabývá vývojem inovativních technologií pro využití vodíku jako zdroje energie v nejrůznějších oblastech. Na tomto poli jsme ve spolupráci s velkými společnostmi a výzkumnými ústavy úspěšně realizovali několik subvencovaných projektů, další projekty jsou plánovány.
Pod označením Fronius HyLOG-Fleet jsme vyvinuli systém palivových článků pro manipulační vozíky. Tento systém jsme poprvé představili v roce 2011 spolu se společností Linde Material Handling, dodavatelem vysokozdvižných vozíků a partnerem projektu. HyLOG-Fleet se v současné době používá u manipulačních vozíků ve třídě 3, tedy u skladové techniky se sedákem nebo plošinou. Oproti akumulátoru přináší palivový článek řadu výhod: Doba nabíjení trvá místo sedmi až dvanácti hodin jen několika minut. Tím odpadá zřizování akumulátorových místností a nabíjecích stanic. Kromě toho je systém Fronius HyLOG-Fleet bezemisní, a tudíž velmi hospodárný a šetrný k životnímu prostředí.
Možnosti využití palivového článku sahají od manipulačních vozíků pro intralogistiku přes stavební a zemědělské stroje až po komunální vozidla. Četné výhody palivového článku, jako je energetická účinnost, nulové emise, snadná údržba a vysoká dostupnost, se v praxi již skvěle osvědčily.
Referenční projekty
Deset nízkozdvižných vozíků společnosti Linde je vybaveno hybridním pohonem s palivovým článkem od společnosti Fronius. Tento systém se skládá z vodíkové nádrže, 24V palivového článku, který přeměňuje vodík na elektrickou energii, a lithium-iontového akumulátoru, jenž vyrobenou elektrickou energii ukládá a slouží jako trakční akumulátor. Pro zásobování vozového parku palivem instaloval energetický koncern OMV první vnitřní vodíkovou čerpací stanici v Evropě. Projekt získal podporu klimatického a energetického fondu rakouské spolkové vlády.
Cílem projektu E-LOG Biofleet je zvýšit produktivitu a hospodárnost ve společnosti DB Schenker a zároveň zlepšit ekologičnost a energetickou účinnost. Všichni zúčastnění navíc doufají, že prostřednictvím projektu získají důležité poznatky, které se využijí při vývoji palivového článku, jenž má být připraven pro sériovou výrobu.
V rámci pilotního projektu vzniklo v čerpací stanici zemního plynu OMV v dolnorakouském Auersthalu zařízení Power to Gas s technologií přeměny elektrické energie na plyn a byl zde vyvinut vysokotlaký elektrolyzér, jenž štěpí vodu pomocí větrné energie na vodík a kyslík. Vodík, vyráběný udržitelným způsobem, se přivádí přímo do vysokotlaké sítě kompresorové stanice OMV v Auersthalu. Tímto způsobem může být plyn flexibilně uložen a dopravován až ke spotřebiteli.
Partneři projektu společně provádějí technické testy zohledňující rovněž právní hlediska důležitá pro schválení a zkoumají, jak lze optimálně dodávat vodík z obnovitelných zdrojů do sítě zemního plynu a jak může ideálně fungovat plnění a používání vodíku v mobilitě. V kombinaci s právními, hospodářskými a environmentálními rozbory Energetického ústavu plánují společnosti vytvořit základy pro široké zavádění této nové technologie v praxi.
Prozkoumat zdroje potřebné pro vodíkem poháněné manipulační vozíky v reálných provozních podmínkách bylo cílem projektu H2IntraDrive. Tento projekt vznikl na katedře pro manipulační techniku, tok materiálu a logistiku na Technické univerzitě v Mnichově ve spolupráci s koncernem BMW Group a společností Linde Material Handling. Výrobce automobilů poskytl pro účely projektu svůj výrobní závod v Lipsku. Při testování byly použity vidlicové zdvižné vozíky a tahače logistických vláčků.
V rámci projektu H2IntraDrive vybavila společnost Fronius dva logistické vláčky P30 od společnosti Linde inovativní technologií palivových článků HyLOG Fleet. Systém se skládá z vodíkové nádrže, 24V palivového článku, který přeměňuje vodík na elektrickou energii, a lithium-iontového akumulátoru, jenž vyrobenou elektrickou energii ukládá a slouží jako trakční akumulátor. Automobilka BMW rovněž ve svém závodě zřídila první vnitřní čerpací stanici pro vodíkem poháněné manipulační vozíky v Německu, díky níž mohou vozíky doplnit palivo přímo v továrně.
Společnost doufá, že projekt přispěje k dlouhodobé optimalizaci její logistiky. V rámci projektu H2IntraDrive shromáždili vědci cenné informace o energetické náročnosti, dojezdu, životnosti a obsluze manipulačních vozíků. Tyto informace budou velkým přínosem pro další rozvoj technologie palivových článků.
Spolu s partnery projektu LADOG, ElringKlinger, Heinzmann a Fraunhoferovým institutem pro solární energetické systémy ISE vyvinula společnost Fronius elektrický hnací mechanizmus pro pracovní a užitková vozidla – se zkráceným označením ELAAN. Ten má být využit mimo jiné v komunální logistice, zahradní a silniční výstavbě, v oblasti likvidace odpadů, úklidech budov a úklidu měst. Elektromotor zajišťuje spolehlivý, tichý, bezemisní a energeticky úsporný provoz.
Vysoká spotřeba energie vozidel je pokryta prostřednictvím palivového článku použitého pro rozšíření operačního dosahu (Range Extender) v kombinaci s akumulátorem sloužícím jako zásobník energie. Vodíková nádrž až do 350 barů zajišťuje potřebný dojezd vozidla a umožňuje dobu čerpání méně než tři minuty a vysokou dostupnost. Cílem projektu ELAAN je shromáždit prostřednictvím prototypů cenné poznatky o použitelnosti inovativního pohonného systému v každodenní praxi.
